PREMIÈRE PARTIE

Nature de la chaleur. — Equivalent mécanique de la chaleur. — Travail externe et travail intérieur. — Importance du travail moléculaire .

§ ï. La chaleur est un mode de mouvement de la matière, et de même qu'aucun atome matériel ne peut être détruit, le mouvement que possèdent les atomes ne peut être anéanti. Cependant nous voyons à chaque instant la chaleur apparaître ou disparaître sans que nous trouvions la cause de ces changements dans la production ou dans la déperdition d'une certaine quantité de chaleur. C'est que la chaleur, comme tout mouvement molé-

culaire, si elle ne peut être anéantie , peut se transformer en d'autres forces. Travail mécanique, com^Dinaisons chimiques, électricité, chaleur, lumière, tous ces modes différents de mouvement se transforment l'un dans l'autre, mais la puissance en circulation reste toujours la même, qu'elle paraisse sous l'une ou sous l'autre forme.

Examinons d'abord le développement de lâ chaleur par les moyens mécaniques.

Le frottement détermine de la chaleur. Deux morceaux de bois violemment frottés l'un contre l'autre peuvent s'enflammer. Deux morceaux de glace frottés l'un contre l'autre dans un lieu dont la température est au-dessous de 0°, fondent au bout de fort peu de temps. Partout où il y a frottement, il y a chaleur produite, et cette chaleur représente la quantité de force employée pour vaincre lâ résistance due au frottement.

La percussion développe de la chaleur. En battant à coups redoublés une baguette de fer ou d'acier, on parvient à la faire rOiigir.

La compression des solides, des liquides et des gaz dégage de la chaleur. Berthoilet, Pictet et Biot ont trouvé une élévation de température en comprimant des flans d'or, d'argent ou de cuivre. — MM. Gollàdôil èt Sturni ont obtenu avec certains liquides, avec l'éther surtout, une élévation de température sous une pression de trente atmosphères. — Le briquet à air prouve le développement de la chaleur par la compression des gaz.

Ajoutons encore que la condensation des gaz à la surface des corps solides est accompagnée, au moment où elle se produit, d'un dégagement de chaleur. Les poudres mélaUiques impalpables, coiîimè le noir de platine, peuvent faire détoner en s'échauffant un mélange explosif dans lequel on les projette.

§ IL On voit donc que chaque fois qu'un travail mécanique est erbployé à modifier l'état d'équilibre interne d'un corps, il se développe une quantité de chaleur rigoureusement proportionnelle au travail dépensé.

Inversement, chaque fois que la chaleur est employée à produire un travail mécanique, il disparaît une quantité de chaleur rigoureusement proportionnelle au travail produit. C'est ainsi que la vapeur qui sert à mouvoir le piston d'une machine à vapeur, perd de sa chaleur en faisant ce travail mécanique. M. îlirn a trouvé que la vapeur en faisant marcher une machine de la force de cent six chevaux, perdait à peu près le dixième de la chaleur qu'elle avait reçue de la chaudière. M. Joule fit dégager de l'air comprimé sous une cloche pleine d'eau, le gaz se dilata en produisant un travail mécanique (le déplacement de l'eau) et il y eut en même temps disparition d'une certaine quantité de chaleur.

Entre le travail ainsi produit et la chaleur consommée, il existe un rapport constant, c'est ce rapport constant que l'on nomme éqîiivalent mécanique de la chaleur. Cet équivalent est égal à quatre cent vingt-quatre kilogrammètres, c'est-à-dire que la chaleur nécessaire pour élever d'un degré centigrade la température d'un kilogramme d'eau équivaut à une force capable d'élever quatre cent vingt-quatre kilogrammes à un mètre de hauteur et réciproquement. « La loi chaleur == effet mécanique est, dit Mayer, indépendante de la nature du fluide élastique qui n'est que l'instrument à l'aide duquel une force est convertie en l'autre. »

Les expériences de MM. Joule, Clausius, Helmhoitz, etc., ont mis ce principe hors de doute, et il est aujourd'hui aussi absurde de douter de la transformation de la chaleur en travail mécanique, qu^il serait absurde de douter que pour faire de l'eau, il faut deux volumes d'hydrogène et un volume d'oxygène, ou encore que deux et deux font quatre.

I IIL Ce principe posé, reprenons une quelconque de ces expériences, celle par exemple de la projection d'un corps, et analysons les différents phénomènes qui ont lieu.

En chargeant un fusil avec la même quantité de poudre et en ne mettant de projectile que dans l'un des canons, on trouve après la décharge que le canon où il y avait une halle est moins chaud

que celui où il n'y avait que de la poudre. Ce résultat prouve d'abord qu'une partie de la chaleur développée par l'explosion de la poudre a été employée à transmettre un mouvement de totalité à la balle. Si cette balle ainsi animée d'un mouvement plus ou moins rapide de totalité ou mouvement externe, rencontre un obstacle très-résistant, elle perdra ce mouvement, mais elle-même et la place qu'elle sera venue frapper prendront une température plus élevée.

Voici donc deux états différents de la même force initiale; dans l'un elle apparaît sous forme de mouvement de totalité ou mouvement externe, dans l'autre, au contraire, elle apparaît sous forme de chaleur comme mouvement intérieur ou mouvement moléculaire. Dans ce dernier état, le mouvement se répand entre toutes les molécules qui composent le corps, et chacune d'elles entre en vibration ; dans l'autre état, au contraire, toutes les molécules paraissent réduites à une seule représentée par la masse du corps. On pourrait presque dire que le mode de mouvement est le même, mais que dans un cas il se distribue et se divise à toutes les m olécules, tandis que dans l'autre cas, il reste à la surface du corps qui à lui seul représente une molécule.

I IV. Il est probable qu'entre ces deux espèces de mouvement il y a plus qu'une simple transformation, il y a encore, croyonsnous, une très-grande analogie. Cette hypothèse que nous émettons aurait peut-être l'avantage de représenter au moyen de masses plus considérables les mouvements invisibles des molécules.

Quelques exemples feront mieux ressortir notre pensée.

Une bille d'ivoire et une bille de plomb reçoivent le même mouvement initial de translation ; ces billes viennent à rencontrer un obstacle, la bille d'ivoire rebondit, la bille de plomb au contraire tombe près de l'obstacle, mais en prenant une température supérieure à celle qu'elle possédait primitivement. Le mouvement de la bille d'ivoire ne cesse qu'après un temps assez long, et sa température reste la même. Pourquoi cette différence entre ces deux billes? C'est que l'une est élastique, dit-on, et quel'au-

tre ne l'est point, ce qui n'est somme toute que donner un mot à un fait sans l'expliquer. La théorie dynamique de la chaleur donne au contraire une explication très rationnelle. Pour la bille métalhque, le mouvement de totalité est difficile à maintenir, car les molécules qui composent un métal vibrent facilement, et reçoivent immédiatement le mouvement imprimé à la masse en-tière ; donc le mouvement condensé à l'extérieur, ou travail ex" terne, pénètre au moindre choc entre les différentes molécules, et apparaît sous forme de chaleur, c'est-à-dire se transforme en travail intérieur. Pour la bille d'ivoire ou tout autre corps élastique, le mouvement moléculaire est presque impossible, et par suite le travail externe ne pouvant se transformer en travail intérieur, le travail externe continue à s'effectuer jusqu'à ce que le mouvement se soit transmis tout entier à l'air ambiant. On pourrait presque se demander si, toutes choses égales d'ailleurs, une bille d'ivoire lancée dans l'espace ne s'élèverait pas plus haut qu'une bille métallique. Gela aurait lieu nécessairement, s'il est vrai que pendant le trajet de ces billes une partie du mouvement de totalité peut déjà se transformer en mouvement moléculaire.

Il est à supposer que le mouvement imprimé à la molécule agit de la même manière que le mouvement de totalité imprimé à la masse entière d'un corps non conducteur, c'est-à-dire que la molécule ne se laisse pas pénétrer par ce mouvement, qui, par rapport à elle, devient alors travail externe.

MM. Joule et Glausius soutiennent en effet que les particules gazeuses, c'est-à-dire les molécules délivrées de l'influence de la cohésion, s'élancent en droite ligne à travers l'espace. « Dans cette hypothèse, dit M. Tyndall, nous avons à nous figurer un corps gazeux comme un corps dont les particules s'élancent en ligne droite à travers l'espace, se heurtant les unes contre les autres comme de petits projectiles et rebondissant contre les parois de l'espace qu'elles occupent ^ »

1 La chaleur considérée comme un mode de mouvement, par John Tyndull, traduit de l'anglais par M. Moigno. Paris, 1864.

Ajoutons de plus que ces atomes gazeux, possédant un mouvement recliligne, repoussent les atomes doués de mouvement identique et attirent les atomes qui possèdent un mouvement différent.

Les mouvements atomiques, en faisant abstraction de l'influence de la pesanteur, ressemblent donc au mouvement de totalité de masses plus considérables, et nous allons également trouver un mouvement de totalité jouissant des propriétés d'attraction et de répulsion des molécules gazeuses.

Si l'on vient à condenser à la surface d*un corps mauvais conducteur de l'électricité, de réleclricité négative par exemple, ce corps agira tout à fait comme les molécules gazeuses, il repoussera les corps animés de mouvement identique d'électricité, et attirera ceux qui posséderont une électricité différente, c'est-àdire dans ce cas de rélectricilé positive. Yoici donc une action comparable à celle qu'exercent les unes sur les autres les particules gazeuses; et peut-être est-il permis de se représenter les mouvements des molécules d'un corps bon conducteur, d'après les mouvements de totalité de corps non conducteurs ? Avec les yeux de l'intelligence, on peut ainsi voir et comprendre les mouvements invisibles des atomes

D'ailleurs, de même qu'un corps mauvais conducteur de la chaleur peut seul être élastique, c'est-à-dire conserver à sa surface le mouvement imprimé et ne point le transmettre à toutes ses molécules, de même un corps mauvais conducteur de l'électricité, ou un corps quelconque, mais isolé, peut seul condenser

1 Les corps bons conducteurs de la chaleur ou de rélectricilé se distinguent des corps mauvais conducteurs par le groupement différent des molécules. Dans ces derniers, le groupement est inégal, embrouillé, les molécules s'unissent sans ordre, sans harmonie ; tandis que cette confusion n'existe pas pour les premiers.

En employant les mots d'électricité négative et d'électricité positive, nous ne voulons point dire par là qu'il y a deux espèces différentes d'éle'c- Iricité ; entre ces deux modes d'électricité, il n'y a qu'une différence de tension.

l'électricité à sa surface et être doué de mouvement de totalité d'attraction et de répulsion ^

I V. Nous ne pouvons nous étendre plus longtemps sur les (lillérents faits qui découlent en physique de la théorie mécanique de la chaleur ; qu'il nous suffise de constater que des expériences exactes ont prouvé que la lumière, l'électricité, le son peuvent se transformer en chaleur ou naître du'ecteraentde ce mode de mouvement. Nous ne voulons insister que sur un seul point, que nous retrouverons dans tous les phénomènes de quelque nature qu'ils soient, et qui peut se résumer, selon l'heureuse expression de M. Tyndall, en ces mots: « Les atomes sont des géants travestis. »

Le travail externe, quelque considérable qu'il soit ou qu'il nous paraisse, n'est rien à côté du travail moléculaire. 424 kilogrammes soulevés à un mètre de hauteur semblent au premier abord nécessiter une force très-considérable, et l'esprit a de la peine à se figurer que cette force est la même que celle qui élève seulement d'un degré un kilogramme d'eâu.

Une harre de fer qui s'allonge de quelques millimètres sous l'influence de la chaleur a besoin d'une quantité de force qui, transformée en travail mécanique, donnerait des milliers et des milliers de kilogrammètres.

De plus, lorsque les molécules entrent en jeu, aucun obstacle ne saurait leur résister ; quelques gouttes d'eau en se solidifiant hriseut des vases de fer, font éclater les rochers les plus durs.

* li nous semble iulérossaat do sigualur égcik-meiil l'anulogie siuvaulo:

Les corps s'attirent, d'après la loi de Newton, en raison directe des masses et en raison inverse du carré des distances.

La même loi ressort des expériences de Coulomb sur la mesure des atlraclioiis et des répulsions éleclriLiues. \in ellel :

Les forces attractives qui s'exercent entre deux corps chargés d'électricité différente sont en raison directe de la quantité d'électricité et en raison inverse du carré des distances.

D'après ce rapprochement, en électrisant convenablement des balles de sureau et en tenant compte des dimensions el des distances, on pourrait presque espérer obtenir un système de balles en mouvement représentant le raouvemeat des corps célestes.

Des cylindres de métal épais d'un centimètre et demi sont incapables de résister à la force décomposante d'une petite batterie galvanique. M. Gassiot a fait éclater plusieurs cylindres de ce genre par le gaz né de la décomposition de l'eau.

L'étude des lois physiques se réduit à l'étude des mouvements de ces molécules. Les propriétés externes des corps n'ont qu'une valeur très-secondaire. Ce sont les propriétés des dernières particules qui dominent tous les phénomènes, et qui seules peuvent donner une idée exacte des puissances qui entrent en jeu. En considérant dans son ensemble la dilatation d'un solide par la chaleur, on se représente difficilement le rapport qui peut exister entre la force immense qui est employée et cet allongement presque imperceptible; mais l'étonnement disparaît lorsqu'on considère ce corps comme composé d'un nombre infini de particules qui se séparent les unes des autres sous l'influence de la chaleur. En chimie, ce sont encore les molécules seules qu'il faut étudier. Les découvertes modernes sont venues prouver combien cette étude est féconde ; elles ont montré en même temps que la théorie atomique seule peut rendre compte des actions chimiques entre les différents corps.

Ce qui est vrai pour la physique et la chimie est ^Tai également pour les sciences biologiques. Ici l'atome prend le nom d'élément anatomique; sa forme devient déterminée et visible. Mais, comme pour la matière inorganique, la constitution, la nature et les propriétés des dernières particules de l'organisme peuvent seules expliquer les différents phénomènes. Comme la physique et la chimie, la médecine autrefois se contentait d'étudier l'ensemble des phénomènes; comme ces sciences elle est arrivée à compléter cette étude par celle des éléments qui composent l'être vivant. Les médecins qui aujourd'hui s'efforcent de nier l'utilité de l'histologie, ressemblent aux physiciens qui soutiendraient que l'étude des actions moléculaires est inutile ; c'est nier justement la seule partie importante, la seule qui puisse faire faire des progrès véritables. Les phénomènes extérieurs ne

sont que la résultante des propriétés des infiniment petits ; cela est vrai pour toute espèce de matière, qu'elle soit organique ou inorganique ^ Ce sont donc ces propriétés qu'il est nécessaire de connaître, si l'on veut expliquer d'une manière exacte les faits physiologiques et pathologiques; et, comme le dit M. Robin, connaissant 1° les caractères des éléments anatomiques et leur évolution, 2° la manière dont ils composent les tissus, 3" leurs modes de naissance et les conditions dans lesquelles celle-ci se manifeste, on doit nécessairement juger les mêmes faits tout autrement que ceux qui croient pouvoir s'exempter de ce préliminaire difficile. Combien aussi ces interprétations rapprochées de la nature réelle des phénomènes que dévoile l'observation sontelles plus satisfaisantes pour l'esprit, et n'élèvent-elles pas plus nos idées que toutes les hypothèses qui ont été proposées.

Chaleur dégagée par les combinaisons chimiques."— Sources de la chaleur dégagée dans les combustions. — Lois de BerthoUet.— Des elFets caloriques produits dans les décompositions.— Application à la physiologie des plantes. — Aperçu général sur la classilication des corps au point de vue de la théorie dynamique de la chaleur.

I I. Toute combinaison chimique est accompagnée de chaleur. ■ Si l'on mélange l'acide sulfurique et l'eau, les deux liquides se I combinent et prennent une température très-élevée. — Lorsqu'on verse de l'eau sur de la baryte et de la chaux on obtient une '.élévation de température suffisante pour enflammer de la poudre. Quelquefois il ne suffit pas de mettre les deux corps en contact

1 Nous ne voulons point dire que la molécule, l'atome et l'élément lanalomique soient identiques; mais de mûme que les atomes sont les dernières particules qui composent les corps inorganiques, de môme les éléments anatomiques « sont les derniers corps de structure auxquels on puisse ramener les tissus. »

pour qu'ils se combinent, il faut apporter une température suffisante en quelque point du mélange. C'est ainsi que le soufre en poudre et de la limaille de cuivre, mélangés ensemble, n'agissent pas l'un sur l'autre à la température ordinaire. Mais si l'on vient à chauffer le mélange, le soufre fond et l'on voit tout à coup la masse devenir incandescente par la chaleur qui se dégage pendant que la combinaison s'effectue. Enfin, la lumière a aussi une action marquée sur certaines combinaisons ; le chlore et l'hydrogène ne se combinent que très-lentement à l'obscurité, tandis qu'à la lumière leur combinaison est si rapide qu'il y a détonation.

Toutes les combinaisons d'un corps avec l'oxygène, c'est-à-dire toutes les combustions, dégagent de la chaleur. Des expériences faites par M. Despretz, par M. Dulong, et surtout par MM. Favre et Silbermann, pour déterminer la quantité de chaleur que dégagent les différents combustibles, on peut déduire les résultats suivants :

A . En comparant les différentes espèces de charbon ou les différents états physiques du soufre, on reconnaît que la chaleur dégagée par la combustion est d'autant plus grande que le corps a une densité plus faible.

B. La chaleur de combustion d'un corps composé n'est pas égale à la somme des quantités de chaleur dégagées par ses éléments, mais toujours moindre. Cependant cette égahté a heu pour le gaz oléfiant.

C. Les carbures d'hydrogène de la formule (C^ W-y ont conduit à cette loi : chaque fois que les éléments du carbure Hentrent une fois de plus dans les constitutions d'un nouveau carbure, la chaleur de combustion diminue de 37"'' 48.

T). Les éthers composés fournissent plus de chaleur que les acides qui leur sont isomères.

E. Les composés qui donnent le plus de chaleur en se formant sont ceux qui ont le plus de stabiUlé. Par exemple, le chlorure d'argent et l'oxyde d'argent, dont le premier est très-stable et le le second très-facile à décomposer, ont des équivalents calorifi-

ques très-différents; pour loxyde d'argent cet équivalent est égal à 6 113, et à 38 80O pour le clilorure d'argent, c'est-à-dire près de six fois plus considérable * I

Toutes ces lois sont pour ainsi dire la conséquence logique de la théorie dynamique de la chaleur.

Nous avons vu, en effet, qu'un corps soumis à l'action de la chaleur employait une partie de cette chaleur pour elFectuer un travail moléculaire ou travail intérieur. Or, le résultat de ce travail moléculaire est d'allonger le corps soumis à la chaleur, c'està-dire de séparer les molécules les uns des autres. Donc chaque fois que les molécules s'écartent ou s'éloignent les unes des autres, une partie de la chaleur disparaît et est employée à effectuer ce travail ^. La réciproque de cette loi est la suivante :

Les molécules, en se rapprochant, restituent sous forme de chaleur la force qui les maintenait écartées.

Donc chaque fois que nous verrons deux corps en présence dégager de la chaleur, nous pourrons affirmer qu'il s'est formé une combinaison dont le résultat a été le rapprochement des molécules mises en présence.

* Traité de Thysique de Daguin, tome II, pages 47 et suivantes.

2 Nous pourrions mentionner ici la différence qui existe au point de vue du groupement moléculaire entre les corps solides, liquides et gazeux; mais ces faits sont trop connus pour y insister. Cependant nous croyons utile de rappeler que si Teau semble faire exception à la loi générale, c'est-à-dire que si, loin d'occuper un espace plus petit en passant de l'état liquide à l'état solide, elle se dilate notablement, cela tient à des conditions diO'érentes qui ne contredisent en rien la loi générale. En effet, la glace est composée d'une infinité de petits cristaux qui ont la forme d'une étoile à six rayons. Or, au centre de chacune de ces étoiles se trouve une petite tache que l'on serait tenté de croire être une bulle d'air. Mais en faisant fondre de la glace dans l'eau chaude, il n'apparaît aucune bulle d'air ; cette tache est un vide. On comprend alors qu'en sej fondant, la glace se contracte, car ces vides viennent à dispiiraître et sont remplis par l'eau provenant de la fusion. Ce fait a une grande valeur; il démontre d'une manière très-frappante les conditions qui peuvent donner lieu à des exceptions; il prouve, en môme temps, avec quelle fidélité à ellemême la nature'opère, combien elle reste enchaînée à ses propres lois (Voir Tyndall, loc. cit., leçon iv).

C'est pour cela que l'acide sulfurique en se combinant avec l'eau dégage de la chaleur, car il y a contraction des liquides mis en présence ; c'est pour la même raison qu'il y a dégagement de la chaleur lorsqu'on mélange de l'alcool et de l'eau.

Si les différentes espèces de charbon (A) donnent en formant de l'acide carbonique d'autant plus de chaleur que le corps a une densité plus faible, c'est que pour ces derniers corps les molécules sont plus écartées les unes des autres que celles qui composent un corps de même nature mais de densité plus grande ; par conséquent pour faire le même composé CO^ les molécules auront dans le premier cas une distance plus grande à parcourir et par suite dégageront une plus grande quantité de chaleur. Rappelons-nous en effet, que pour un même corps la distance qui sépare les différentes molécules est d'autant plus grande que la chaleur est plus élevée, et, réciproquement, lorsque les molécules viendront à se rapprocher, la chaleur rendue sera d'autant plus grande que le rapprochement sera plus considérable.

Ces considérations expliquent également les lois (B, G, D elE), car la chaleur de combustion d'un composé ne peut être égale à la somme des quantités de chaleur dégagées par ses éléments, par la raison que ce composé, en se formant, a déjà nécessité la contraction moléculaire des éléments mis en présence ; donc une partie de la chaleur a déjà été dégagée primitivement. Il en est de même pour les acides par rapport aux éthers, car la densité entre ces deux corps est très-différente, et de plus, pour les acides, il y a déjà eu un commencement de combustion. — La différence du point d'ébullition entre les acides et les éthers démontre également que l'état moléculaire est moins contracté dans ces derniers.

Les corps les plus stables sont également ceux où les molécules sont le plus rapprochées, il n'est donc pas étonnant qu'en se formant ils dégagent plus de chaleur que les autres {E).

La loi (C) prouve également que plus une molécule est compliquée, moins la chaleur de combustion est considérable ; ce fait

coïncide complélenieiit avec ce que uoiis venons de dire, et en comparant les dérivés d'un même corps qui sont isomorphes , on trouve également que le point de fusion est d'autant plus élevé que Ja molécule est plus compliquée ^ Quelques séries présentent même ce résultat remarquable que les premiers termes sont gazeux, puis à mesure que les éléments entrent plus de fois dans la molécule, les corps deviennent liquides et enfin solides.

§ II. Les lois de Berlliollet même trouvent une explication rationnelle dans la théorie dynamique de la chaleur. En effet : « Lorsqu'on fait réagir deux sels, d'après la loi de Berthollet, par l'intermède d'un dissolvant, si, par une double décomposition, il peut se produire un sel nouveau moins soluble que ceux qu'on a mélangés, ce sel se forme. » — Cette loi peut s'énoncer ainsi :

Lorsqu'on fait réagir deux sels par l'intermède d'un dissolvant, si, par une double décomposition, il peut se produire un sel nouveau où les molécules sont plus rapprochées, ce sel se forme.

A l'état solide, en effet, les corps offrent une plus, grande densité. Et c'est justement parce qu'il y a formation d'un corps où les molécules se trouvent plus rapprochées, que dans presque toutes les doubles décompositions il y a dégagement de chaleur. Par elles-mêmes, les molécules ont de la tendance à se rapprocher et à se grouper de manière à former des corps plus stables, c'est la conséquence de l'attraction. Donc s'il se fait à froid des changements dans l'état moléculaire des corps, ces changements ne peuvent avoir lieu que si les molécules trouvent moyen de se grouper d'une manière plus intime, et plus les molécules pourront se rapprocher plus la réaction sera vive et plus il y aura de chaleur dégagée.

« Lorsque nous cherchons, dit M. Clausius ^, la cause des chan-

1 Principes de chimie fondée sur les théories modernes, par Naquct, p. 669, 1863. Savy, Oditeur.

2 De la nature de la chaleur comparée à la lumière et au son, par M. Clausius, traduit de l'allemand pur M. Fullz. Revue des cours scientifiques, 20 janvier 1866.

gemenls que nous observons autour de nous, nous trouvons presque toujours la chaleur comme véritable principe actif. Sans elle, tous les corps obéiraient à leurs propres forces, et bientôt il se produirait un état d'équilibre qui ferait de la terre une masse sans vie et sans changements. La chaleur s'oppose à l'établissement de cet équilibre. Elle dilate les corps malgi é leurs attractions intérieures ; elle sépare les molécules des solides et des fluides ; elle défait même des combinaisons chimiques. Les forces primitivement liées redeviennent actives, forment de nouvelles combinaisons que la chaleur décompose de nouveau, et cette lutte, ce combat éternel de la chaleur et des forces inhérentes aux corps est la cause de toutes les productions, de toutes les modifications que nous voyons dans la nature. »

La seconde loi de Berlhollet est lasuivante : « Lorsqu'on chauffe ensemble deux sels par voie sèche, si, par une double décomposition, il peut se produire un sel nouveau plus volatil que les sels précédemment mélangés, ce sel se forme. » Cette loi rentre également en partie dans les considérations précédentes, seulement dans ce cas il faut tenir compte de la chaleur que l'on fait agir sur les corps mis en présence. Cette chaleur, en effet, donne aux molécules un mouvement et par suite une action plus considérables; ainsi, des corps liquides qui n'agissent pas les uns sur les autres à froid, agissent à chaud; dans ce cas, les molécules ne trouvent pas en elles une force suffisante pour vaincre l'état de cohésion, et il est nécessaire de leur apporter sous forme de chaleur une certaine quantité de mouvement.

§ III. Quelques exemples montreront la relation qu'il y a entre les combinaisons chimiques et la constitution moléculaire du composé qui se forme; et pour faire comprendre la valeur de ces faits que nous empruntons au mémoire de MM. Favre et Silbermann , nous résumerons en quelques mots les considérations précédentes :

Plus les molécules se rapprochent, plus il y a de chaleur dégagée.

La combinaison entre deux corps sera d'autant plus vive que les molécules pourront se rapprocher d'une plus grande quantité.

Un corps en déplacera un autre dans une combinaison déjà formée, s'il peut former avec le second élément une combinaison où les molécules seront plus rapprochées.

En elfet, en comparant la quantité de chaleur dégagée par la combinaison des acides sulfurique, azotique et chlorhydrique avec une même base, nous obtenons les chiffres suivants :

1 gl. Ue pOlaSSc Ucgdgc dVcO 1 dtIU6 SUliUili|Ut5

342 calories

— — — ~ dzouque

— — — chlorliy.

1 gr. de soude dégage avec l'acide sulfurique

— — — azotique

— — — chlorliy.

1 gr. d'ammoniaque dégage avec l'acide sulfur.

— — — azotique

— — — chlorliy.

1 gr. de baryte dégage avec l'acide sulfurique

— — — azotique

— — — chlorhy.

1 gr. de magnésie dégage avec l'acide sulfur.

— — — azotique

— — — chlorhy.

On voit d'après ces chiffres que l'acide sulfurique en se combinant avec diûérentes bases donne le maximum de chaleur, et que l'acide azotique et l'acide chlorhydrique dégagent à peu près la môme quantité de chaleur. D'un autre côté, et c'est là ce qui confirme ce que nous avançons, on sait que l'acide sulfurique déplace les acides azotique et chlorhydrique, dans les sels qu'ils forment avec la potasse, la soude, l'ammoniaque, la baryte, la magnésie. De plus, l'acide azotique n'a guère d'action sur les sels formés

par l'acide chlorydrique avec ces dilFérenles bases, et réciproquement

Un autre exemple va également nous servir à faire ressortir le rapport qu'il y a entre la chaleur dégagée dans une combinaison et l'action de corps analogues les uns sur les autres. Le chiore chasse le brome et l'iode de leurs combinaisons avec le potassium, le plomb et l'argent ^; de même, le brome chasse l'iode de ses combinaisons avec ces mêmes métaux. Eh bien, comme pour les acides sulfurique, azotique et chlorhydriqiie, la quantité de chaleur dégagée par ces différentes combinaisons est d'autant plus grande que le métalloïde est plus énergique. Ainsi , l'équivalent calorifique

Du chlorure de potassium étant 100 960

Celui du bromure — est 90 188

Etceluide l'iodure — est 77 268

De même

L'équivalent calorifique du chlorure de plomb est 44 730

— — bromure — - 32 802

— — iodure. — 23 208 L'équivalent calorifique du chlorure d'argent est 34 800

— — bromure — 25 018

— — iodure. — 18 651

1 II y a quelques exceptions à cette action des acides sulfurique, azotique et cliioihydrique ; ainsi les sels d'argent, le sulfate d'argent, par exemple, sont décomposés par l'acide chlorliydrique, mais ici môme nous retrouvons une preuve convaincante de l'opinion que nous émettons. En elTet,

Le protoxyde d'argent avec l'acide sulfurique dégage 89 calories.

— — l'acide azotique — S3 —

— — l'acide chlorhydrique — i98 —

Ou voit que, dans ce cas, c'est l'acide chlorliydrique qui donne le maximum de chaleur ; c'est là un exemple frappant qui montre bien l'exactitude de la loi générale que iious avons mentionnée.

2 Nous choisissons ces trois chlorures, parce que les équivalents caloriques des bromures et des iodures correspondants sont également conrms.

Nous poumons encore citer d'autres exemples, mais ceux-ci sont assez marquants pour que nous croyions inutile d'insister plus longtemps sur ces faits; nous ajouterons seulement qu'il est indispensable de comparer entre eux des corps ayant beaucoup d'analogie, car des différences de composition introduisent dan? ces recherches des éléments nouveaux dont il faut tenir compte et qui compliquent beaucoup la question.

§ IV. En résumé, nous venons de \oIr que toutes les combinaisons sont accompagnées d'un dégagement de chaleur ; cette loi fait immédiatement supposer qu'il y a autant de chaleur absorbée quand deux corps se séparent, qu'il s'en dégage quand ils so combinent. Cette seconde loi est vraie en général, cependant il y a quelques exceptions, car le protoxyde d'azote et l'eau oxygénée en se décomposant, le soufre en changeant de structure, dégagent de la chaleur.

Quelques-unes de ces exceptions peuvent s'expliquer facilement. Le soufre mou, en se transformant en soufre ordinaire, dégage de la chaleur ; M. Regnault a trouvé que de 98° sa température pouvait s'élever à 110° pendant cette transformation, si elle se fait rapidement. Mais nous savons que pour passer de l'éta' ordinaire à l'état de soufre mou, une certaine élévation de température est nécessaire. En changeant ainsi de structure le soufre absorbe de la chaleur, il n'y a donc rien d'étonnant qu'il eu dégage lorsqu'il reprend sa structure primitive.

De même, l'eau oxygénée produit de la chaleur en se décomposant ; mais ici encore nous ferons remarquer que la molécule d'eau étant une molécule complète, pour la surcharger pour ainsi dire d'un nouvel atome d'oxygène, il faut dépenser une certaine force. L'eau oxygénée est un corps très -in s table, car l'oxygène en excès tend sans cesse à se dégager. Ce n'est dbnc pas là une véritable décomposition, et il n'y a rien d'étonnant que lorsque l'oxygène est mis en liberté, la force qui le maintenait uni à la molécule d'eau apparaisse sous forme de chaleur. Comme pour le soufre mou dégageant de la chaleur en reprenant sa structure

ordinaire, ce qu'il y aurait de contraire aux lois générales que nous analysons, c'est que ce dégagement de chaleur n'eût pas lieu.

Reste le protoxyde d'azote. MM. Favre et Silbermann ont constaté que la chaleur dégagée quand du charbon brûle dans le protoxyde d'azote, est plus grande que lorsqu'il brûle dans l'oxygène pur. Ils en conclurent que l'oxygène et l'azote du protoxyde dégagent de la chaleur en se séparant. L'oxyde d'argent donne le même résultat. Nous ferons seulement remarquer que ces deux corps, le protoxyde d'azote et l'oxyde d'argent, sont des corps très-instables, et dont les molécules ne peuvent peut-être s'unir momentanément que sous l'influence de forces énergiques; mais, quoi qu'il en soit, ces deux faits n'ont qu'une valeur secondaire et ne doivent pas faire oublier que les décompositions ont besoin pour se produire de l'action soit de la chaleur, soit de la lumière, soit de l'électricité. Les molécules, en s'unissant, restituent sous forme de chaleur, de lumière ou d'électricité, la force qui les maintenait séparées; et réciproquement, pour être de nouveau séparées les unes des autres, ces molécules absorbent une partie dé la force décomposante.

§ V. Cette double action est d'une grande importance au point de vue de la respiration et de la nutrition des plantes et des animaux.

Les plantes fixent le carbone de l'acide carbonique et exhalent l'oxygène ; c'est là une action décomposante au plus haut degré; or, nous venons de le voir, une décomposition ne peut avoir lieu qu'à la condition qu'une force énergique intervienne. La plante trouve-t-eile en elle-même une force suffisante? Chacune de ses cellules a-t-elle assez de puissance pour faire cette décomposition? ou bien encore, les phénomènes de développement et de nutrition des cellules végétales se font-ils différemment de ceux des tissus animaux ? A ceux-ci il faut de l'oxygène ; il faut, pour que les échanges moléculaires puissent se faire, une série de combinaisons d'où résulte la chaleur indispensable pour le maintien de

la vie. Le contraire aurait-il lieu pour les tissus végétaux et ceuxci ne pourraient-ils vivre qu'eu présence de l'acide carbonique, qui serait pour les végétaux ce que l'oxygène est pour les animaux ?

Quoique les résultats de la respiration ne soient point les mêmes, il n'y a point entre les végétaux et les animaux une différence aussi tranchée. La plante pour se développer a besoin d'oxygène, et il se forme de l'acide carbonique dans le tissu végétal comme dans les tissus animaux. Aussi dans l'obscurité, pendant la nuit, les plantes dégagent de l'acide carbonique, et une partie de cet acide carbonique a été formé dans leurs tissus mêmes. Par elles-mêmes, les plantes absorbent donc de l'oxygène et dégagent de l'acide carbonique.

Mais cet acide carbonique, ainsi que celui puisé directement par les feuilles dans l'atmosplière, est décomposé en oxygène et eu carbone par l'action du soleil. Pour qu'une de'composition aussi difficile puisse avoir lieu, il faut l'influence énergique de la chaleur et de la lumière. Les feuilles des végétaux sont des organes réducteurs de l'acide carbonique, mais au moyen d'une force étrangère à elles-mêmes, elles servent comme d'instrument à l'action décomposante de la lumière solaire. Eu fixant le carbone, élément indispensable aux tissus végétaux, le soleil concourt ainsi à chaque instant au développement des plantes; plus il y a de lumière et de chaleur, plus la végétation est développée. Exubérante dans les régions tropicales, elle diminue progressivement à mesure qu'on se rapproche de climats plus tempérés, pour s'éteindre tout à fait sous les latitudes les plus froides. Les saisons ont une influence analogue; toute vie végétale cesse en hiver pour reparaître aux premières chaleurs du printemps. Les plantes sans la lumière solaire deviennent chlorotiques, la nutrition se fait incomplètement, le développement est presque imperceptible, les tissus prennent une mollesse exagérée. Ce ne sont point les principes nutritifs qui manquent, l'air que respirent les plantes peut renfermer les gaz qui leur [aont nécessaires dans

les proportions les plus convenables, le sol dans lequel elles ont leurs racines peut être aussi fertile que possible ; ce qui leur manque, c'est la puissance d'assimilation.

Cette influence de la chaleur et de la lumière n'est point une simple aclion stimulante et excitatrice, mais une partié de la puissance solaire est absorbée , convertie en un autre mode de force ; la chaleur et la lumière solaire se transforment mathématiquement, mécaniquement^ en vie végétale. « Dans la formation des végétaux, l'acide carbonique est la matière d'oii dérive le carbone de la plante, et le rayon solaire est l'agent qui désunit les atomes, mettant l'oxygène en liberté, et permettant au carbone de se transformer en fibres ligneuses. Laissez les rayons du soleil tomber sur la surface du sable ; le sahie est échauffe, et il rayonne finalement au dehors autant de chaleur qu'il en a reçu; laissez ces mêmes rayons tomber sur une forêt, la quantité de chaleur sera moindre que celle qu'elle a reçue, parce que l'énergie' d'une portion des rayons solaires est employée à faii-e croître les arbres. Sans l'intervention du soleil, la réduction de l'acide carbonique ne peut avoir lieu, et lorsqu'il est intervenu, il a dépensé une quantité de lumière exactement équivalente au travail moléculaire effectué. C'est ainsi que s'élèvent les arbres, c'est ainsi que verdissent les prairies, c'est ainsi que les ffeurs s'épanouissent. J'ai ici un écheveau de coton, j'y mets le feu ; il s'enflamme et engendre une quantité déterminée de chaleur ; or, c'est précisément la quantité de chaleur ravie au soleil pour former cet écheveau de coton. Ce n'est là qu'un exemple entre mille autres; chaque arbre, chaque plante, chaque fleur, croît et fleurit par la grâce et la bonté du soleil »

Ce ne sont pas, disait Stephenson en voyant s'avancer un convoi à toute vapeur, ces puissantes locomotives qui font marcher ce train, c'est la lumière et la chaleur du soleil condensées dans le charbon depuis des myriades d'années.

^ Tyndall {loc. cit.) et Mayer, Die orgunische Bewegung. Voir également Bachaer : Phisiologische Bilder.

§ VI. « Pendant longtemps on a cru les êtres organisés affranchis des lois qui régissent les corps bruts, et dirigés dans les métamorphoses de leur matière constitutive par des lois propres, par des forces spéciales et antagonistes avec celles de la matière minérale. Buffon concevait même les êtres vivants comme formés par une matière organique propre, essentiellement distincte de la matière minérale. « 11 existe, disait-il, une matière organique animée, universellement répandue dans toutes les substances animales ou végétales, qui sert également à leur nutrition, à leur développement et à leur reproduction.» — Mais cette distinction n'a pu être maintenue vis-à-vis des résultats de l'analyse chimique ; car celle -ci n'a pas tardé à réduire les minéraux, les végétaux et les animaux aux mêmes corps élémentaires ^ » Ce qui est vrai pour les parties constituantes des corps, est vrai également pour les mouvements qui ont lieu au sein des corps ; la différence que l'on a établie entre les corps bruts et les êtres organisés, tend sans cesse à disparaître. On a cru que toute loi, par cela seul qu'elle était physique, c'est-à-dire qu'elle apparaissait dans les corps bruts, ne pouvait exister dans la matière organique. On a établi pour celle-ci de nouvelles forces, ou du moins on a donné un nom différent aux mêmes faits et, comme cela arrive très-souvent, on a été persuadé qu'il suffisait de créer un nouveau mot pour con tenter l'esprit. Du moment que certaines personnes ont prononcé le nom de force vitale , elles croient avoir tout dit, tout expliqué, et cependant elles n'ont fait qu'invoquer sans profit une sorte de cause occulte, vague, qui n'explique rien et qui n'est qu'un aveu d'ignorance. — On est même allé jusqu'à repousser comme antiscientifique toute application des lois physiques aux phénomènes biologiques -; et cependant la plupart des lois ne sont ni exclusivement physiques, chimiques ou biologiques : elles sont universelles. La seule différence i(ui existe, c'est qu'elles se modifient à l'infini selon les circonstances et selon la composition des corps.

Bcrthclot. Chimie organique fondée sur la synthèse. Introduction.

Prenons un atome inorganique, pour qu'il se meuve, pour qu'il s'unisse à d'autres atomes, pour qu'il change d'aspect et de propriéléSj il lui faut l'action de la chaleur ; prenons une graine quelconque, pour qu'elle se développe, qu'elle se nourrisse, il faut encore l'aotion de la chaleur. La cause de tout mouvement moléculaire est donc la même, seulement entre son arrivée et son départ elle fait naître des phénomènes multiples et variés, et ce qui distingue les différents corps, c'est que ces pliénomènes sont d'autant plus variés que le corps est plus comphqué ou qu'il occupe un degré plus élevé dans l'échelle des êtres.

Considérons un morceau de granit : la chaleur en agissant sur lui arrive sous forme de chaleur et le quitte sous forme de chaleur, mais sans avoir éprouvé aucune modification, aucune transformation. Si au lieu de prendre un morceau de granit nous prenons un autre corps inorganique, un mêlai par exemple, on aperçoit déjà des transformations qui ont lieu entre l'arrivée et le départ de la même force ; à la chaleur se joignent l'électricité, la lumière, le son. D'un autre côté le granit ne peut conserver le surcroît de mouvement qui lui est communiqué j échaulfé, il rayonne en tous sens et immédiatement la chaleur qu'il a reçue , tandis que d'autres corps inorganiques subissent des modifications qui ont pour résultat de maintenir, de conserver une partie de la chaleur reçue. L'électricité développée dans une pile électrique n'est que la mise en liberté de la force amassée depuis longtemps, depuis des siècles, dans les molécules mises tout à coup eu présence. Celte différence nous indique la transition qui existe entre les différents corps; les uns subissent l'action delà chaleur sans pouvoir la transformer ni en conserver rénergie potentielle, les autres au contraire modifient cette force initiale et l'emmagasinent pour ainsi dire. Que demain le soleil cesse de luire, et il pourra encore pendant quelque temps y avoir sur la terre des phénomènes de chaleur, d'électricité, de lumière, car certains corps ont absorbé une partie de la force solaire.

Plus un être est parfait, plus, avons-nous dit, il pourra avec la

même source de mouvement offrir de modes différents de cette force, mais plus aussi cette force initiale lui viendra indirectement du soleil. Les végétaux se distinguent des minéraux en ce qu'ils absorbent beaucoup mieux la puissance solaire, et aussi en ce que cette puissance se trouve transformée en ùn plus grand nombre de modes, et apparaît sous divers états différents. Entre les végétaux, et même entre les éléments d'un même végétal, il y a également des différences assez remarquables : ce sont les parties exposées à la lumière qui sont les plus riches en carbone et en azote, ce sont celles-là également qui possèdent les couleurs les plus vives, les principes les plus actifs, les odeurs les plus pénétrantes.

Enfin les animaux se distinguent des végétaux en ce que la force, source première de toute Vie et de tout développement, ne vient plus aussi directement delà puissance solaire. C'est bien toujours la chaleur qui est la cause première et indispensable de la vie animale, mais cette chaleur ne provient qu'en partie des miUeux environnants, elle a sa source dans les combinaisons que subissent les corps qui pénètrent dans l'intérieur de l'organisme. L'intluence des milieux existe encore il est vrai, mais elle est bien moindre, et tend à disparaître à mesure que l'on s'élève dans la série animale. En même temps que disparaît l'influence des milieux, les animaux possèdent la propriété de transformer la chaleur en un plus grand nombre de forces ; les phénomènes deviennent plus compliqués, la difiérence entre les diverses modifications plus manifestes, le mode et l'appréciation de la transformation plus difficiles à saisir

§ YII. De toutes les découvertes modernes la théorie dynamique de la chaleur est sans contredit la plus belle et la plus féconde. Ce

1 Nous devrions mentionner (également, avant de terminer ce chapitre, raction des ditrércntes parties du sptîclro solaire sur la respiration des plantes, et la chaleur que dégagent les plantes dans cerlairtes conditions ; mais ces faits sont sul'fisammentconnus pour que nous croyions inutile d'y insister ; d'ailleurs, ils ne s'écartent en rien des lois générales qui ont été posées, et en sont au contraire une nouvelle conOrmution.

n'est point une théorie née d'J)ypolhèses et d'idées à priori^ elle est née de l'observation, elle est basée sur des faits incontestables; si modeste qu'elle paraisse au premier abord, son influence s'étend sur toutes les sciences, sur tous les phénomènes de quelque nature qu'ils soient. Tout ce que l'imagination de l'homme a inventé jusqu'à ce jour n'est rien à côté du tableau grandiose que nous oiFre la réalité : u La science moderne devient le plus beau des poëmes » et enthousiasme non-seulement des savants tels que MM. Berthelot, Helmlioltz, Tyndall, etc., mais encore des savants d'unautre ordre, MM. Michèle t^ etRenan^, qui dèsles premiers jours ont compris combien cette découverte non-seulement contentait la raison, mais répondait encore à tous les sentiments de l'homme.

Nihil ex nihilo, nihil in nihilim posse reverti, a dit Lucrèce le premier, et il a fallu plusieurs siècles pour que ce principe devienne l'axiome de toute science ; tant il est vrai que l'esprit de l'homme peut quelquefois devancer les découvertes, pourvu qu'il repousse comme inutile et dangereuse toute idée métaphysique.

Pour résumer ce que nous avons dit jusqu'ici, il nous est impossible de rendre notre pensée d'une manière aussi juste et aussi saisissante, que cela a été fait par l'illustre physicien auquel nous avons déjà tant emprunté. C'est avec un vrai plaisir que nous citons les paroles suivantes de M. Tyndall, car nous sommes certain que c'est une des pages les plus éloquentes qui aient été écrites.

c( La vie végétale est la source médiate ou immédiate de toute vie animale. Dans le corps de l'animal les substances végétales arrivent de nouveau en contact avec leur oxygène bien-aimé et elles brûlent en nous, comme le charbonbrûle sur une grille. La chaleur née de cette combustion est la source de toute la puissance des animaux, et les forces mises ici en jeu sont encore les mêmes, quant au genre, que celles qui opèrent dans la nature inorgani-

1 Bible de l'Humanité.

2 Revue des Deux-Mondes, Lettre à M. Berthelot.

que. Dans la plante le ressort est monté, dans l'animal il se détend. Dans la plante les atomes se séparent, dans l'animal ils se combinent de nouveau, Autant il est certain que la force qui met la montre en mouvement dérive de la main qui l'a remontée, autant il est certain que toute puissance terrestre découle du soleil. Sans tenir compte des éruptions des volcans, du flux et du reflux des mers, chaque action mécanique exercée à la surface de la terre, chaque manifestation de puissance, organique et inorganique, vitale ou physique, a son origine dans le soleil. Sa chaleur mahitient la mer à l'état liquide et l'atmosphère à l'état gazeux; et toutes les tempêtes qui les agitent l'une et l'autre sont soufflées par sa force mécanique. Il attache aux flancs des montagnes les sources des rivières et des glaciers ; et par conséquent, les cataractes et les avalanches se précipitent avec une énergie qu'elles tiennent immédiatement de lui. Le tonnerre et les éclairs sont à leur tour une transformation de sa puissance ; tout feu qui brûle et toute flamme qui bi ille dispensent une lumière et une chaleur qui a appartenu originairement au soleil. Dans ces jours, hélas I force nous est de nous famiUariser avec les nouvelles des champs de bataille; or chaque charge de cavalerie, chaque choc entre deux corps d'armée est l'emploi ou l'abus de la force mécanique du soleil. Le soleil vient à nous sous forme de chaleur, il nous quitte sous forme de chaleur ; mais entre son arrivée et son départ il a fait naître les puissances multiples de notre globe; elles 'sont toutes des formes spéciales de la puissance solaire, autant de moules dans lesquels celle-ci est entrée temporairement, en allant

de sa source vers l'infini »

« On ne peut rien ajouter à la nature, on n'en peut rien retrancher : la somme de ses énergies est constante, et tout ce que l'homme peut faire dans la recherche de la vérité physique ou dans ses applications des sciences physiques, c'est de changer de place les parties constituantes d'un tout qui ne varie jamais, et avec l'une d'elles d'en former une autre. La loi de conservation exclut rigoureusement et la création et l'annihilation, la gran-

deur peut être substituée au nombre et le nombre à la grandeur ; des astéroïdes peuvent s'ag-glomérer en soleils, des soleils peuvent se résoudre en flores et en faunes ; les flores et les faunes peuvent se dissiper en gaz ; la puissance en circulalion est perpétuellement la même. Elle roule en flots d'harmonie à travers les âges, et toutes les énergies de la terre, toutes les manifestations de la vie aussi bien que le déploiement des phénomènes, ne sont que des modulations ou des variations d'une même mélodie céleste ^ o

Sur le temple de la science, comme autrefois sur le temple de Philaë on peut écrire : « C'est lui (le Soleil) qui a fait tout ce qui est, et rien n'a été fait sans lui jamais I »

1 Tyndall {loc. cit.).